Aula 09 - Labspot

ELETRICIDADE BÁSICA
ROTEIRO DA EXPERIÊNCIA 09
TRANSISTORES BIPOLARES
Objetivos
-
Introduzir os conceitos básicos sobre os transistores.
Discutir e apresentar o funcionamento básico dos transistores como interruptores
(chaves).
1 - INTRODUÇÃO
O Transistor Bipolar
O transistor bipolar é um dispositivo semicondutor de 3 terminais, no qual uma
pequena corrente em um terminal pode controlar uma corrente muito maior que flui
entre o segundo e o terceiro terminal. Isto significa que o transistor bipolar pode
funcionar tanto como amplificadores (de corrente) quanto como interruptores
(chaves).
Os transistores bipolares podem ser classificados em NPN ou PNP, de acordo
com a concentração (dopagem) contida nas suas três regiões.
A Fig. 1 apresenta a estrutura simplificadada dos transistores bipolares NPN e PNP.
Emissor (E)
n
p
n
Coletor (C)
Emissor (E)
p
Base (B)
n
p
Coletor (C)
Base (B)
(a)
(b)
Fig. 1 – Estrutura simplificadada dos transistores bipolares (a) NPN e (b) PNP.
PNP.
A Fig. 2 apresenta os símbolos elétricos dos transistores bipolares NPN e
c (coletor)
b (base)
NPN
e (emissor)
b (base)
e (emissor)
(a)
PNP
c (coletor)
(b)
Fig. 2 – Símbolos elétricos dos transistores bipolares (a) NPN e (b) PNP.
Nesta disciplina, será vista a operação do transistor apenas como chave
(interruptor). Note que o transistor também pode funcionar como amplificador, o
que será abordado em outras disciplinas.
2 – OPERAÇÃO DO TRANSISTOR COMO CHAVE
Considere o transistor utilizado no circuito da Fig. 3. (a). Uma tensão positiva,
denominada Vcc é aplicada aos terminais do coletor e do emissor do transistor NPN
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através de um resistor R. O circuito recebe, então energia elétrica de uma fonte de
alimentação que pode ser uma bateria.
Ao se aplicar à base do transistor um sinal pulsado (onda quadrada), o
transistor irá operar como uma chave eletrônica.
Quando a tensão aplicada na base do transistor for nível baixo (zero volts) o
transistor não conduzirá corrente, não havendo portanto corrente em R e a tensão
de saída é igual a tensão da bateria (Vcc).
Quando a tensão aplicada na base do transistor for nível alto (por exemplo: 5
Volts) o transistor conduz e a tensão de saída será igual a tensão de referência
(terra), ou seja, 0 Volts.
Com boa aproximação, o circuito a transistor da Fig. 3 (a) pode ser substituído
pelo circuito da Fig. 3 (b). Assim, quando uma tensão de nível alto é aplicada no
terminal de controle (sinal) a chave fecha e quando uma tensão de nível baixo é
aplicada no terminal de controle (sinal) a chave abre.
R
Vcc
Saida
Vcc
R
Sinal
Saida
Sinal
NPN
S
(a)
(b)
Fig. 3 – Transistor NPN operando como chave lógica.
Operação semelhante pode ser obtida com um transistor do tipo PNP, com
algumas modificações e variações que você verá na parte experimental.
Importante : note que a base do transistor servirá como terminal de
controle para o circuito.
3 – O TRANSISTOR BIPOLAR (COMPONENTE ELETRÔNICO).
Na prática, o transistor bipolar pode apresentar diferentes tipos de
encapsulamento. O encapsulamento mais comum para a utilização em baixa
potência é o mostrado na Fig. 4. Note a disposição dos três terminais.
xxx
C
B
E
CBE
Vista Frontal
Vista Inferior
Fig. 4 – Disposição típica dos terminais dos transistores bipolares.
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4 – PARTE PRÁTICA
Com o auxílio do professor, monte os circuitos mostrados na Fig. 5. Utilize o
gerador de funções para gerar o sinal quadrado na freqüência de 5 kHz.
10 k Ω
Vcc
5V
Saida (Vo)
Sinal
NPN
BC548
Fig. 5 - Circuito do transistor operando como chave.
Dados:
Freqüência do sinal quadrado : 5 kHz.
Valor de pico do sinal quadrado : 5 V.
1) Meça, com o auxílio do osciloscópio, a tensão de saída Vo. Desenhe a
forma de onda e comente.
2) Varie a freqüência do sinal quadrado. Faça medidas de Vo com as
freqüências de 1 kHZ, 10 kHz, 50 kHz e 100 kHz.
3) Com a freqüência do sinal quadrado ajustada para 5 kHz, realize
mudanças na sua amplitude, fazendo-a variar de 0,5 V até 6 V. Comente o
resultado.
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